JP2010156563A - ユニット型エンコーダの取り付け方法およびユニット型エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザー側で簡単な調整作業で再現よく正確な位置決め、組み付けができ、しかも構造が単純で、低コストなユニット型エンコーダの取り付け方法およびユニット型エンコーダを提供する。
【解決手段】少なくとも信号板と電気回路ユニットと、前記信号板が取り付けられる軸とを有し、被測定物本体に取り付けられるユニット型エンコーダの取り付け方法であって、 ａ）信号板が取り付けられる軸に信号板を配置し、
ｂ）次に、信号板が取り付けられる軸に配置された信号板を被測定物本体からの距離が規定の値となるように前記回転軸方向に移動して調整し、
ｃ）次に、電気回路ユニットを被測定物本体に固定する構成のユニット型エンコーダの組み立て方法およびこの方法で組み立てられたエンコーダとした。
【選択図】図１

Description

本発明はモータ等の回転体である被測定物の変位量、回転量、回転速度を検出するエンコーダに関し、特にエンコーダユニットをユーザーに提供し、ユーザーがこれを被測定物に組み付けて完成したエンコーダにするユニット型エンコーダの取り付け方法と、このような方法で取り付けられたユニット型エンコーダに関する。

ロータリーエンコーダは機械的な回転位置、変位量、回転数等を電気信号に変換して出力する。このロータリーエンコーダ（以下、単にエンコーダと称する）において、機械的な回転変位量を電気信号に変化する部分が信号板ユニットと検出素子や回路を備えた電気回路ユニットであり、両者の相対的な変位量を電気的信号に変換して出力する。

エンコーダの構造には種々のものがあるが、信号板ユニットと電気回路ユニットとを別々にユーザーに提供し、これをユーザー自身が組み立てて、完成したエンコーダにするユニット型エンコーダがある。このユニット型エンコーダは、コストダウンと省スペース等の目的から、通常エンコーダの最小機能部分だけで構成される。

ユニット型エンコーダの構成例としては、例えば出願人による特開２００２−１９５８５３号公報（特許文献１）などが挙げられる。このようなエンコーダは、モータ等の被測定物に、固定台等を介して回路基板が固定される。この回路基板には、電気部品や受光素子等が搭載されている。また、被測定物の回転軸には符号板が配置され、この符号板を介して受光素子と固定スリットと発光素子が配置される。発光素子から発した光は、固定スリット板のスリットと、符号板のスリットとを介して受光素子に入力する。そして、軸の回転により、符号板に設けられた所定パターンのスリットに応じて受光素子に光が入力され、回転に応じた電気信号（符号パルス）が生じる。

このようなユニット型エンコーダは、被測定物である回転体、例えばモータの出力軸と反対の反負荷側軸端に取り付けることで、エンコーダとして機能する。つまり、自身で回転軸および軸受け（およびカバー）といったものを備えていなくても、相手の機能部品を利用してエンコーダとしての機能を発揮するのである。

ところで、ユニット型エンコーダは、その製造工程においてスリット板ユニットと、エンコーダユニットとを一度専用の治具の上で組み立て、機能を確認した後、分解してユーザーにバラバラのユニットの状態で提供される。ユニット型エンコーダを購入したユーザーは、それを目的物である被測定物（例えばモータ）の回転軸に組み付けることでエンコーダとして機能させることができる。

工ンコーダの性能の内、出力信号波形の精度が最も重要な性能である。この精度は、被測定物の回転を検出する信号板やその周辺構造の精度、信号板ユニットや検出素子などを含む電気回路ユニットの被測定物への組み付け精度、信号板の検出精度等が組み合わされて現れて来る。ユニット型エンコーダの場合、最も問題になるのが信号板ユニットや検出素子などを含む電気回路ユニットの被測定物への組み付け精度である。

これは組み付け精度が信号波形精度に大きく左右されるため、製造者側では比較的容易に解決可能な問題であるが、ユーザー側にとっては困難な問題である。なぜなら、エンコーダの構造および特性を熟知していない一般ユーザーに、エンコーダの組み立てに関する技術を、モータ等の被測定物に組み付ける時に求められるからである。

エンコーダの製造者側では一度組み立てて、エンコーダとしての機能を確認しているので、これを分解してその通りに再現できれば問題ない。しかし、ユーザー側では相当な精度を要求されることから、技術的に困難な点が多々ある。

この問題を解決するために、特開昭６２−１４７３１５号公報（特許文献２）では、位置マークを有する回転エンコーダディスクと、シャフト位置を示す電気信号を発生させるために前記位置マークを読み取るための固定式の検出器とを備えた形式のシャフトエンコーダの製造方法が検討されている。この文献の第４頁右下欄〜第５頁左上欄には印刷回路板やコードディスクの正確な位置決めを不要にするため、光検出器やマスクのリード線を印刷回路板に挿入した後、適当な挟み木またはスペーサーを光検出器やマスクが組み付けられた印刷回路板とコードディスクとの間の適所に介在させてコードディスクに向かって押さえ付け、位置決めした後に前記リードをハンダ付けする手法が示されている。

しかし、この手法では、ユーザーが光検出器やマスクのリード線を位置決めしなければならず、作業が煩雑で面倒である。また、マスクとコードディスクの位置決めは、位置決めマークを用いているので、目視により正確な位置決め作業が伴い、ある程度の熟練が要求され、必ずしも容易な作業ではない。さらに、図２から明らかなように挟み木またはスペーサーによりギャップ調整されているのは、光検出器やマスクだけであり、コードディスクは傾いてしまってもよいことになっている。このため、回路基板の異なる位置に複数のセンサを有する場合や、回路基板自体に検出機能を持たせているようなエンコーダに応用することは困難である。
特開２００２−１９５８５３号公報 特開昭６２−１４７３１５号公報

この発明の目的は、ユーザー側で簡単な調整作業で再現よく正確な位置決め、組み付けができ、しかも構造が単純で、低コストなユニット型エンコーダの取り付け方法およびユニット型エンコーダを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成とした。
（１） 少なくとも信号板と電気回路ユニットと、前記信号板が取り付けられる軸とを有し、被測定物本体に取り付けられるユニット型エンコーダの取り付け方法であって、
ａ）信号板が取り付けられる軸に信号板を配置し、
ｂ）次に、信号板が取り付けられる軸に配置された信号板を被測定物本体からの距離が規定の値となるように前記回転軸方向に移動して調整し、
ｃ）次に、電気回路ユニットを被測定物本体に固定するユニット型エンコーダの組み立て方法。
（２） 前記信号板はエンコーダ軸に取り付けられており、
このエンコーダ軸内には被測定物の回転軸の先端に突き当てる係止部を有し、
この係止部に被測定物の回転軸端部を当接して固定し、
さらに、エンコーダ軸に圧接して取り付けた信号板を軸方向に滑らせて移動して高さを調整する上記（１）のユニット型エンコーダの組み立て方法。
（３） 前記信号板が取り付けられる軸は被測定物の回転軸であり、
さらにこの回転軸に信号板を圧接して取り付け、
次いで、軸方向に滑らせて移動して高さを調整する上記（１）のユニット型エンコーダの組み立て方法。
（４） 前記信号板はエンコーダ軸に取り付けられており、
このエンコーダ軸には被測定物の回転軸に固定するための係止具を有し、
この信号板が取り付けられたエンコーダ軸前記回転軸に装着し、
さらに、このエンコーダ軸を回転軸の軸方向に滑らせて移動して高さを調整し、
次いで、前記係止具によりエンコーダ軸を被測定物の回転軸に固定するじょうき（１）のユニット型エンコーダの組み立て方法。
（５） 前記高さ調整は、スペーサーまたは治具を用いて行う上記（３）または（４）のユニット型エンコーダの組み立て方法。
（６） 前記高さ調整は、信号板を電気回路ユニットに突き当てて行う上記（３）または（４）のユニット型エンコーダの組み立て方法。
（７） 前記電気回路ユニットと被測定物の取り付け面とには、凹凸の嵌め合い構造が形成され、電気回路ユニットの嵌め合い構造が嵌め合った位置で高さ調整を行い、
次いで、電気回路ユニットを移動して嵌め合い構造が嵌め合わない位置で電気回路ユニットを固定する上記（６）のユニット型エンコーダの組み立て方法。
（８） 前記スペーサーは、電気回路ユニットと被測定物の間に介在させる上記（５）または（６）のユニット型エンコーダの組み立て方法。
（９） 少なくともエンコーダ軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
前記信号板がエンコーダ軸に圧接して取り付けられている被測定物本体に取り付けられたユニット型エンコーダ。
（１０） 少なくとも被測定物の回転軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
前記信号板が回転軸の中間位置に圧接、接着あるいは圧接および接着により取り付けられている被測定物本体に取り付けられたユニット型エンコーダ。
（１１） 少なくともエンコーダ軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
前記信号板がエンコーダ軸の中間位置に圧接、接着あるいは圧接および接着により取り付けられている被測定物本体に取り付けられたユニット型エンコーダ。
（１２） 少なくともエンコーダ軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
前記電気回路ユニットがスペーサーを介して被測定物本体に取り付けられているユニット型エンコーダ。
（１３） 少なくともエンコーダ軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
前記電気回路ユニットと被測定物本体とに凹凸の嵌め合い構造が形成されている被測定物本体に取り付けられるユニット型エンコーダ。

本発明によれば、ユーザー側で簡単な調整作業で正確な位置決めができ、しかも構造が単純で、小型、薄型化が可能であり、低コストなユニット型エンコーダの取り付け方法およびユニット型エンコーダ提供できる。

本発明のユニット型エンコーダの組み立て方法は、少なくとも信号板と電気回路ユニットと、前記信号板が取り付けられる軸とを有し、被測定物本体に取り付けられるユニット型エンコーダの取り付け方法であって、
ａ）信号板が取り付けられる軸に信号板を配置し、
ｂ）次に、信号板が取り付けられる軸に配置された信号板を被測定物本体からの距離が規定の値となるように前記回転軸方向に移動して調整し、
ｃ）次に、電気回路ユニットを被測定物本体に固定するものである。

このように、被測定物回転軸への信号板の取り付け、信号板の回転軸方向の位置調整、電気回路ユニットの取り付けを順次行い、信号板の回転軸方向の位置調整作業を単独で行えるようにしたことで、調整作業が極めて容易になる。信号板をエンコーダ軸を介して回転軸に装着するか、あるいは直接回転軸に装着するかは、エンコーダを取り付けるスペースや、取り付けの容易さ、エンコーダの仕様などを考慮して最適な態様を選択すればよい。

本発明のユニット型エンコーダには複数の態様があり、以下に代表的な態様毎に説明する。

本発明の第１の態様では、信号板は、エンコーダ軸を介して信号板が取り付けられる軸である回転軸に装着される。このエンコーダ軸内には、被測定物の回転軸の先端に突き当てる係止部を有し、この係止部に被測定物の回転軸端部を当接ないし突き当てて固定し、さらにエンコーダ軸に圧接して取り付けた信号板を軸方向に滑らせて移動して高さを調整する。あるいは、前記回転軸に直接信号板を圧接して取り付けてもよい。このように、信号板をエンコーダ軸あるいは回転軸に圧入、圧接して取り付けることで、構造がシンプルになり、小型薄型化に寄与できる。また、信号板の高さ調整は、軸方向に滑らせて移動するだけでよく、非常簡単である。

この第１の態様では、信号板を回転軸に直接取り付けてもよい。このように信号板を回転軸の直接取り付けることで、エンコーダ軸が不要となり、部品点数が減って、コスト削減効果が期待できる。

ここで、信号板の圧接とは、信号板の取り付け孔内径部とエンコーダ軸あるいは回転軸の外周部とが、接して、お互いの摩擦抵抗により係止・固定されている状態をいう。つまり、エンコーダ軸あるいは回転軸を信号板の取り付け孔内径部に押し込んで固定している状態である。信号板は軽量かつ小型であるため、エンコーダ軸に圧接するだけで、十分安定に固定される。

本発明の第２の態様は、電気回路ユニットに信号板を付き当ることにより前記高さ調整を行う。また、前記電気回路ユニットと被測定物の取り付け面とには、凹凸の嵌め合い構造が形成され、電気回路ユニットの嵌め合い構造が嵌め合った状態で高さ調整を行い、次いで、電気回路ユニットを移動して嵌め合い構造が嵌め合わない位置で電気回路ユニットを固定する。つまり、嵌め合い構造の凹部に凸部が嵌って、凸部の高さが吸収された状態で信号板を電気回路ユニットに当接ないし突き当て高さを決め、固定する。その後、嵌め合い構造の凸部が、凹部ではなく被測定物の取り付け面に接した位置で電気回路ユニットを固定する。このとき、電気回路ユニットは信号板と接した状態から凸部の高さだけ浮き上がり、凸部の高さに等しいギャップが生じる。このため、必要とするギャップの幅と凸部の高さを等しくすれば、容易に再現性よくギャップを調整することができる。なお、凸部の高さは、ギャップに求められる精度が必要であるが、凹部の深さは凸部の高さよりも大きいものであればよく、高い精度も要求されない。また、前記取り付け面も平坦であることが望ましい。

本発明の第３，４の態様は、前記エンコーダ軸には、被測定物の回転軸に固定するための係止具を有し、予め信号板が取り付けられたエンコーダ軸を軸方向に滑らせて移動して高さを調整し、次いで、前記係止具によりエンコーダ軸を被測定物の回転軸に固定する。このように、係止具を用いることで、信号板をより安定的にエンコーダ軸に固定することができる。ここで、係止具とは、従来からエンコーダ軸を被測定物の回転軸に固定するために用いられてきた部材を用いることができる。従って、従来の部品をそのまま用いることもできる。具体的には、セットビス、イモねじ、止めねじと称する小型のねじ類、回転軸をねじ等を用いて締め付けて固定する構造が挙げられる。

上記第１および第３，４の態様において、好ましくは前記信号板の高さ調整に際しスペーサーまたは治具を用いる。もちろん、高さを計測具により測定して調整してもよいが、スペーサーまたは治具を用いることで、誰にでも再現よく、高精度の位置出しができる。また、本発明の第４の態様では、信号板の高さ調整は、上記第２の態様と同様に電気回路ユニットに突き当てて行う。このとき、電気回路ユニットは、そのまま被測定物本体の取り付け面に固定されている。そして、信号板が固定された後、電気回路ユニットと前記取り付け面との間にスペーサーを挿入する。つまり、電気回路ユニットはスペーサーの厚さ分だけ高くなり、接していた信号板からスペーサーの厚さに対応した距離だけ離れ、ギャップが生じる。この場合も、上記凸部と同様に必要とするギャップの幅とスペーサーの厚さを等しくすれば、上記の凸部と同様に容易にギャップを調整することができる。

本発明に用いられるエンコーダは、光学式の場合、例えば信号板（符号板）を挟んで、あるいは反射光を受光できる様な位置に、発光素子、受光素子が配置され、さらにこれらの素子を駆動したり、得られた信号を増幅、整形したり、タイミングを整えたりするための電子回路が形成されている回路基板が配置されている。磁気式の場合も検出素子が回路基板に配置される。さらに、誘導式を用いることもできる。

発光素子としては、通常、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）等の半導体発光素子が用いられ、受光素子には、通常、フォトトランジスタ、フォトダイオード等の半導体受光素子が用いられる。また、磁気的な検出方式を用いる場合、磁気検出素子と電子回路部品等から構成される。さらに、電磁誘導を応用した誘導式の検出回路を用いることもでき、この場合には誘導に必要な回路パターンを備えることになる。

本発明における信号板２４は、光学式の場合、通常、光透過部（いわゆるスリット）と、光遮蔽部とを有する円盤状のスリット板を用いる。そして、前記光透過物、光遮蔽部との組み合わせにより、公知のインクリメンタル信号や、アブソリュート信号が得られるようになっている（または、反射式としてもよい）。また、磁気方式を用いる場合には、磁気透過率の強いものと弱いもの、透過する磁力線の粗密材料の組み合わせ、あるいは磁性材料と非磁性材料、磁気発生部と非磁気発生部との組み合わせなどにより、上記スリット板と同様の作用を得ることができる。さらに、上記誘導方式を用いる場合には、誘導に必要な回路パターンを備えることになる。

次に、図を参照しつつ本発明のより具体的な構成について説明する。図１〜６は本発明の第１の態様の実施例を示した図で、図１〜４は取り付け工程を示す正面図、図５は組み立てられたエンコーダの平面図、図６は断面を含む正面図である。

図１において、本発明のエンコーダは、電気回路ユニット３と、信号板２と、エンコーダ軸１とを有する。エンコーダ軸１は、被測定物の回転軸に装着され、信号版を回転させる機能を有する。エンコーダ軸１は、この態様では被測定物の回転軸外径に対応した内径の回転軸挿入部１０２と、この回転軸挿入部１０２から内径段差部を介して内径が小さくなる止め孔１０１とを有する。また、その外周部も前記回転軸挿入部１０２に対応して外径が大きくなっている拡径部１０４と、これから外径段差部を介して形が小さくなる信号板装着部１０３を有する。なお、信号板装着部１０３は、この例では信号板を挿入しやすくするために、その先端部の径が段々小さくなるようなテーパー状に形成されている。

エンコーダ軸１の材質は、特に限定されるものではなく、必要な強度が得られれば金属でも樹脂材料でもよい。また、例えば信号板装着部１０３の材料を圧接、圧着し易い樹脂材料とし、その他の部分を金属材料としたハイブリット構成にしてもよい。信号板装着部１０３の外径は、後述する信号板２の取り付け孔２２と同じか、それよりも極僅かに大きいことが好ましく、信号板２にある程度力を加えなければ挿入できないような圧接力、摩擦力を生じる程度に両者が圧接している状態を維持できる寸法関係であることが望ましい。

信号板２は、１枚の穴あき円板状の部材で構成され、その信号面２１には、測定に必要な特定パターンの信号を発生する符号パターンが形成されている。信号板を構成する材料は、単一の材料で構成しても、複数の材料を組み合わせて構成してもよい。具体的には、光学式の場合には透光／非透光部（材料）の組み合わせ、あるいは反射／吸光部（材料）の組み合わせ等により、インクリメンタル、あるいはアブソリュート信号を発生させればよい。また、磁気式の場合にも磁気／非磁気部（材料）の組み合わせなどにより上記同様のパターンが形成できる。さらに、誘導式の場合には、絶縁材料上に導電材料による所定の回路パターンを形成することで、計測に必要な誘導電流を生じさせることができる。なお、信号面２１とは、通常電気回路ユニット３の回路基板３２と対向する面をいう。また、回転中心付近には、前記エンコーダ軸１の信号板装着部１０３が挿入される取り付け孔２２が形成されている。

電気回路ユニット３は、ユニット本体３１と回路基板３２とを有する。ユニット本体３１は電気回路ユニットを非測定物の取り付け面に固定し回路基板を支持する筐体としての機能を有する。回路基板３２には、前記信号板の符号パターンを検出するために、光学あるいは磁気式の検出素子、固定スリット、誘導用の回路パターン等が必要により搭載されている。また、検出素子などから発生した電気信号に必要な処理を加えるための増幅素子や各種回路素子、演算、信号処理を行うデジタル回路素子などが搭載されている。さらに、外部回路、電源等と接続するためのコネクタなどが必要により設けられている。

次に、組み立ての手順について説明する。図２において、先ずモータ等の被測定物１０の回転軸１１にエンコーダ軸１を取り付ける。この態様ではエンコーダ軸１自体は位置調整を行わないので、エンコーダ軸１は単に回転軸１１に装着するだけである。このとき、回転軸の凸部１１ａをエンコーダ軸１の回転軸挿入部１０２に挿入し、エンコーダ軸１の下端部と回転軸の凸部１１ａ周囲の上端部とが当接するように装着する。そして、軸取り付けねじ４をエンコーダ軸１の上部方向から止め孔１０１に挿入し、回転軸１１に設けられているねじ孔にねじ止めする。

次いで、図３に示すように信号板２の取り付け孔２２をエンコーダ軸１の信号板装着部１０３に上方より圧入して信号板２をエンコーダ軸１に装着する。このとき、信号板２の信号面２１の高さを被測定物の取り付け面から所定の高さＬ２になるように調整する。この信号板２の高さＬ２は、電気回路ユニット３の回路基板３２の下端面、あるいはこれに取り付けられている検出素子ユニット若しくはこれと同等な機能を有する素子および回路の下端面の高さ（以下回路基板の高さという）Ｌ１から、所定のギャップＬを引いた値である。つまり、信号板２の高さＬ２は、回路基板の高さＬ１からギャップＬ分だけ低い位置に装着される。位置調整に際しては、治具などを用いると容易に調整できる。

また、信号板２の高さ調整は、上記のようにエンコーダ軸１と信号板２とが圧接しているだけなので、軸方向に滑らせるようにして容易に移動して調整することができる。一方、エンコーダ軸１と信号板２とが圧接しているだけでも信号板２を保持するには充分な保持力、摩擦力を有するので問題はない。また、高さ調整、位置決めを行った後、信頼性を向上させるために信号板２をエンコーダ軸１に接着してもよい。高さ調整、位置決めに際しては、作業の簡素化、効率化を図り、精度を向上させ、再現性を高めるために治具を用いてもよい。治具を用いる場合、信号板２の下面側の高さを規制するものでも、上面側の高さを規制するものでも良い。

最後に、図４に示すように電気回路ユニット３を被測定物１０の取り付け面に固定する。具体的には図５，６に示すように、本体の取り付け孔（固定部）３４を止めねじ５などにより固定する。このとき、本体３１に固定されている回路基板３２の高さＬ１は、本体３１との関係で自動的に位置決めされるので、結局信号板２は回路基板３２の高さＬ１よりギャップＬだけ低い位置に精度よく配置されることになる。このようにして、極めて容易に、精度よく各ユニットを位置決め固定することができ、特に熟練技能等の無いものでも再現性よく組み立てることができる。なお、回路基板３２には止めねじ４の逃げ孔３３が形成されている。

この態様の主な特徴としては、第１に信号板を固定する係止具、例えば固定用のねじ等を有しないため、そのような係止具とそれを備えるための部材に要する空間を必要とせず、よりコンパクト化を図ることができる。第２に各ユニット、部材の固定作業を全て被測定物の軸方向（紙面上方向）から行うことができる。つまり、信号板２の固定も軸方向からであり、電気回路ユニット３の固定も軸方向から行われるので、径方向（紙面横方向）に作業空間を設ける必要が無くなり、これもまたコンパクト化に貢献できる要素である。例えば、信号板２をエンコーダ軸１に固定するための止めねじがある場合、電気回路ユニット３の構造の一部を開放して、径方向からねじ止め作業を行えるような空間を作らなければならないが、この態様ではそれが必要なくなる。従って、小型化と構造の簡素化を図ることができる。

なお、上記図示例では信号板２をエンコーダ軸１を介して回転軸１１に装着したが、場合によっては信号板２を回転軸１１に直接圧接して装着してもよい。この場合、上記説明においてエンコーダ軸を除き、エンコーダ軸に相当する部分を回転軸に置き換えるだけなので、説明は省略する。エンコーダ軸を省略することで、信号板の取り外しが面倒になり、取り付けの時も面倒になるなどの弊害は生じるが、部品点数を減らし、よりコンパクトにできるというメリットもある。

図７〜１２は本発明の第２の態様の実施例を示した図で、図７〜１０は取り付け工程を示す正面図、図１１は組み立てられたエンコーダの平面図、図１２は正面図である。図７〜１０において、図１〜６と同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図７において、第２の態様のエンコーダは、電気回路ユニット３と、信号板２と、エンコーダ軸１とを有する。エンコーダ軸１は、この態様では被測定物１０の回転軸１１に固定するための係止具を備えている。

すなわち、エンコーダ軸１は、被測定物１０の回転軸１１外径に対応した内径の回転軸挿入部１０２が上下に貫通しており、その外周部には外径が大きくなっている拡径部１０４と、これから外径段差部を介して形が小さくなる信号板装着部１０３を有する。そして、前記拡径部１０４には外周部から径方向に回転軸挿入部１０２迄貫通した止ねじ孔１０５と、この止ねじ孔１０５に螺合する止ねじ１０６とを有する。この止ねじ孔１０５と止ねじ１０６により、回転軸１１を締め付け固定し、係止具として機能する。

また、信号板２は予めエンコーダ軸１に固定されている。固定の手段は特に限定されるものではなく、接着、ねじ止め、溶接、溶着などの公知の手法により固定すればよい。さらに、被測定物１０の取り付け面の一部に凹部１３が形成され、電気回路ユニット３の本体３１には前記凹部１３に対応した凸部３５が形成されている。つまり、電気回路ユニット３の位置を調整することで、前記凹部に前記凸部が丁度嵌り込むような嵌め合い構造になっている。凹部１３の深さは信号板２と電気回路ユニット３との間のギャップの幅Ｌに対応しており、凸部３５の高さは、凹部１３の深さと同じかそれ以上になるように形成されている。つまり、凸部３５は凹部１３に収容できる大きさ以上であればよい。

次に、組み立ての手順について説明する。図８において、先ずモータ等の被測定物１０の取り付け面１６の一部に、前記のように凹部１３が形成されている。この凹部１３は、この例では回転軸を中心に２本の平行な線で囲まれた領域がくり抜かれたように形成され、外周部付近で被測定物の外形に則し僅かに小径の円弧状の線で前記平行線が繋がれるようになっている。凹部１３の深さＬは、ギャップの幅と等しい長さである。なお、回転軸１１は、この例では段差部を持たない円柱状の棒であり、その周囲の被測定物本体１０には同心円状の一定領域が切り欠かれた切欠部１５が形成されている。この切欠部１５は、エンコーダ軸１との干渉を防ぐ、いわゆる逃がし穴の機能を有する。また、取り付け面１６の平坦な面にはねじ孔１４が形成されている。

次いで、図９に示すように、信号板２が取り付けられたエンコーダ軸１を回転軸１１の上方より挿入してエンコーダ軸１を回転軸１１に装着する。このとき、エンコーダ軸１は未だ固定しない状態にする。そして、電気回路ユニット３を被測定物１０の取り付け面に設置する。このとき、電気回路ユニット３は固定することなく、その凸部３５が前記凹部１３に丁度嵌り込む位置に調整する。この例では凸部３５は電気回路ユニットの取り付け孔３４が形成されている部分に形成されている。電気回路ユニット３の凸部３５が前記凹部１３に嵌り込むと凹部１３の深さＬ分だけ低くなり、回路基板３２の下端面も長さＬだけ低い位置になる。この状態でエンコーダ軸１に固定されている信号板２を基板ユニット３の回路基板３２の下端面に突き当てるようにして位置調整し、ねじ１０６によりエンコーダ軸１を回転軸１１に固定する。

次に、図１０に示すように電気回路ユニット３を持ち上げて凸部３５を凹部１３から抜き出し、全体を所定の角度回転させて凹部のない取り付け面１６に配置し、固定する。図示例では、電気回路ユニット３を９０°回転させた位置に、前記取り付け孔３４に対応した取り付け用のねじ孔１４が形成されているので、この位置で固定できるようになっている。このとき、凸部３５はねじ孔１４周囲の平坦な取り付け面に接することになり、電気回路ユニット３は、凹部１３の深さＬ分だけ持ち上げられる。つまり、基板ユニットの下端面の高さも、凹部１３の深さＬ分だけ高くなり、前記信号板２との間に幅Ｌのギャップが生じることになる。

このようにして、この態様でも極めて容易に、精度よく各ユニットを位置決め固定することができ、特に熟練技能等の無いものでも再現性よく組み立てることができる。この態様の特徴としては、既存の部品や設計を僅かな変更だけで流用することができ、電気回路ユニット３が位置決めのための治具の機能を併せ持っているので、特別な道具を用意することなく、容易に再現性よく組み立てることができる。なお、被測定物１０と電気回路ユニット３に凹凸の加工が必要であるが、一度形状を決めてしまえば製造時に同時に加工できるので、負担は少ない。

図１３〜１８は本発明の第３の態様の実施例を示した図で、図１３〜１６は取り付け工程を示す正面図、図１７は組み立てられたエンコーダの平面図、図１８は正面図である。また、図１４（ａ）は治具の斜視図、（ｂ）は治具の断面図である。図１３〜１８において、図１〜１２と同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図１３において、第３の態様のエンコーダは、第２の態様と同様な、電気回路ユニット３と、信号板２と、エンコーダ軸１とを有する。この態様では、信号板２の位置調整に治具９を用いる。このため、上記態様２の様な凹凸加工は必要なくなる。従って、主な構成要素も、図１３に示すように、被測定物１０の取り付け面１６の一部に凹部１３が無い点と、電気回路ユニット３の凸部３５が無い点を除けば、上記図７〜１２の第２の態様と同様であり、重複部分の説明を省略する。

次に、組み立ての手順について説明する。図１４（ａ），（ｂ）において、先ず信号板２の位置調整のための治具９を用意する。この治具９は円筒状の胴体９１とこの胴体９の一方の開口端が内側にせり出したつば９２とを有する。つば９２の先端には、胴体９１と同心円の円弧状に形成された開口９３を有する。また、胴体９１の中心軸に対して所定角度で扇型に胴体９１およびつば９２が切り欠かれた切欠部９４を有する。そして、つば９２の胴体９１内部側になる下端面９２ａから胴体９１のつば９２が形成されていない側の端部９５までの距離Ｌ２、つまり胴体９１の長さからつば９２の厚さを引いた部分の長さＬ２が信号板２の高さに等しくなっている。この長さＬ２は、上記と同様にＬ１よりギャップＬ分だけ低く設定されている。

次いで、図１５に示すように、信号板２が取り付けられたエンコーダ軸１を回転軸１１の上方より挿入してエンコーダ軸１を回転軸１１に装着する。このとき、エンコーダ軸１は未だ固定しない状態にする。そして、前記治具９を信号板２上に配置する。このとき、治具９の胴体９１の円筒中心が、エンコーダ軸１の中心と重なるようにする。前記開口９３は回転軸１１などの逃げ孔として機能する。この状態でエンコーダ軸１に固定されている信号板２を、つば９２の下端面に突き当てるように移動して位置調整し、止ねじ１０６によりエンコーダ軸１を回転軸１１に固定する。

次に、図１６に示すように治具９を取り除き、電気回路ユニット３を所定位置に固定する。このとき、電気回路ユニット３の基板ユニットの下端面の高さＬ１はギャップＬ分だけ高く、前記信号板２との間に幅Ｌのギャップが生じることになる。

このようにして、この態様でも極めて容易に、精度よく各ユニットを位置決め固定することができ、特に熟練技能等の無いものでも再現性よく組み立てることができる。この態様の特徴としては、位置決めのための治具を使うものの、態様２のような凹凸の加工が不要であり、既存の部品や設計をそのまま活用することもできる。また、治具自体のコストはそれ程要しないため、コストの負担も少ない。

図１９〜２４は本発明の第４の態様の実施例を示した図で、図１９〜２２は取り付け工程を示す正面図、図２３は組み立てられたエンコーダの平面図、図２４は正面図である。図１９〜２４において、図１〜１８と同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図１８において、第４の態様のエンコーダは、第３の態様と同様な、電気回路ユニット３と、信号板２と、エンコーダ軸１とを有する。この態様では、信号板２の位置調整にスペーサーを用いる。このため、上記態様３の様な治具は必要なくなる。従って、主な構成要素も、図１８に示すように、治具９の代わりにスペーサー８を用いる点を除けば、上記図１３〜１７の第３の態様と同様であり、重複部分の説明を省略する。

次に、組み立ての手順について説明する。図１９において、信号板２が取り付けられたエンコーダ軸１を回転軸１１の上方より挿入してエンコーダ軸１を回転軸１１に装着する。このとき、エンコーダ軸１は未だ固定しない状態にする。さらに、図２０に示すように、電気回路ユニット３を取り付け面１６の規定位置に配置するか、必要により取り付け、仮止め等する。この状態でエンコーダ軸１に固定されている信号板２を前記電気回路ユニット３の回路基板３２の下端面に突き当てるようにして位置調整し、止ねじ１０６によりエンコーダ軸１を回転軸１１に固定する。

次に、図２１に示すように電気回路ユニット３を被測定物１０の取り付け面１６から持ち上げて、電気回路ユニット３が固定される位置にスペーサー８を配置する。このスペーサー８の厚さは信号板２と回路基板３２とのギャップＬと等しい幅になっている。そして、このスペーサー８の上に再び電気回路ユニット３を配置し、取り付け孔３４と取り付け用のねじ孔１４を一致させてねじ止めする。これにより、電気回路ユニット３は、スペーサー８の高さＬ分だけ持ち上げられることになる。そして、基板ユニットの下端面の高さも、スペーサーの高さＬ分だけ高くなり、前記信号板２との間に幅Ｌのギャップが生じることになる。

このようにして、この態様でも極めて容易に、精度よく各ユニットを位置決め固定することができ、特に熟練技能等の無いものでも再現性よく組み立てることができる。この態様の特徴としては、電気回路ユニット３が治具としても機能するので、特別な道具が不要であり、何より手軽であり、特別な加工も不要であり、既存の部品や設計をそのまま活用することもできる。また、位置調整のためのスペーサーを使うものの、スペーサー自体非常に安価であり、コストの負担も極めて少ない。

図２５〜２８は本発明の第２の態様の実施例を示した図で、図２５は電気回路ユニット３の斜視図、図２６は被測定物であるモータの斜視図、図２７は電気回路ユニット３をモータに装着して調整している状態の斜視図、図２８は電気回路ユニット３を最終的にモータに固定した状態の斜視図である。図１５〜２８において、図１〜２４と同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図２５において、電気回路ユニット３は、本体３１と回路基板３２とを有する。本体３１は、概ね円筒状に形成され、被測定物の取り付け面側は、円筒中心つまり内径方向につば状にせり出した底部３９を有する。底部３６は、内径方向に本体３１の円筒中心と同心円状に開口した開口端３６を有し、下方つまり取り付け面方向に開放された開口部３７を形成している。この開口３７内部にはエンコーダ軸１に装着された信号板２が収容されるようになっている。底部３９には、回転対称位置に一部が突出して取り付け孔が形成された一対の取り付け部３４が形成され、その下部が下方つまり取り付け面方向に突出して凸部３５を形成している。

図２６に示されるように、モータ１０の本体は、概ね四角い立体形状をなし、その略中心に回転軸が内部から突出している。回転軸１１の周囲には本体１０が同心円状に一定領域切り欠かれた切欠部１５が形成されている。この切欠部１５の周囲は、同心円状の所定領域が突出したインロー凸部１２が形成され、前記電気回路ユニット３の開口３７が嵌り込むようになっている。つまりこのインロー凸部１２の外径と開口３７の内径が略等しくなっていて、これらがインローとして組み合わされることで、径方向の位置決めができるようになっている。また、本体１０の平坦な取り付け面１６には電気回路ユニットを固定するためのねじ孔１４が形成されている。さらに、前記インロー凸部の外側には回転軸１１を挟むような平行線で囲まれ本体の一辺から対向する辺に至る帯状の領域として凹部１３が形成されている。

次いで、組み立て動作について説明するが、基本的には実施例２と同じであるから、ここでは相違している部分を中心に説明する。先ず、図２７に示すように電気回路ユニット３の凸部３５がモータ本体１０の凹部１３に嵌り込む位置に電気回路ユニット３を配置する。このとき、前記インロー構造により、径方向の位置は固定されるので、信号板２のみの高さ調整を行う。調整は、電気回路ユニット本体に形成されている切欠部３８から行えるようになっている。なお、回路基板３２上には外部回路と接続するためのコネクタ７１や回路素子７２が搭載されている。

次いで、信号板２の位置調整が終了し固定した後、図２８に示すように電気回路ユニット３を持ち上げ９０°回転させて固定用ねじ孔１４の位置に取り付け部３４合わせ、取り付けねじ５により固定する。これにより、信号板２のギャップが調整される。なお、この例では、インロー構造を用いたが、必ずしも必要ではなく、ねじ止めだけで必要な位置決め機能を持たせてもよいし、他の位置決め機構を併用してもよい。

本発明のユニット型エンコーダの取り付け方法と、このような方法で取り付けられたユニット型エンコーダは、モータ、内燃機関、手動回転装置等の回転体である被測定物の変位量、回転量、回転速度を検出するエンコーダに広く応用することができ、インクリメンタル型、アブソリュート型などの信号出力形式には限定されること無く、何れのタイプにも応用することができる。また、光学式、磁気式、誘導式など検出方式にも限定されない。

本発明の第１の態様（実施例１）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第１の態様（実施例１）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第１の態様（実施例１）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第１の態様（実施例１）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第１の態様（実施例１）の組み立てられたエンコーダを示す平面図である。 本発明の第１の態様（実施例１）の組み立てられたエンコーダを示す正面図である。 本発明の第２の態様（実施例２）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第２の態様（実施例２）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第２の態様（実施例２）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第２の態様（実施例２）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第２の態様（実施例２）の組み立てられたエンコーダを示す平面図である。 本発明の第２の態様（実施例２）の組み立てられたエンコーダを示す正面図である。 本発明の第３の態様（実施例３）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第３の態様（実施例３）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第３の態様（実施例３）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第３の態様（実施例３）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第３の態様（実施例３）の組み立てられたエンコーダを示す平面図である。 本発明の第３の態様（実施例３）の組み立てられたエンコーダを示す正面図である。 本発明の第４の態様（実施例４）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第４の態様（実施例４）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第４の態様（実施例４）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第４の態様（実施例４）の取り付け工程を示す正面図である。 本発明の第４の態様（実施例４）の組み立てられたエンコーダを示す平面図である。 本発明の第４の態様（実施例４）の組み立てられたエンコーダを示す正面図である。 本発明の第２の態様（実施例５）の電気回路ユニット３の斜視図である。 本発明の第２の態様（実施例５）の被測定物であるモータの斜視図である。 本発明の第２の態様（実施例５）の電気回路ユニットをモータに装着して調整している状態を示す斜視図である。 本発明の第２の態様（実施例５）の電気回路ユニットを最終的にモータに固定した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ エンコーダ軸
２ 信号板
３ 電気回路ユニット
４ 軸取り付けねじ
８ スペーサー
９ 治具
１０ 被測定物
１１ 回転軸
１１ａ 凸部
１３ 凹部
１６ 取り付け面
２１ 信号面
２２ 取り付け孔
３１ 電気回路ユニット本体
３２ 回路基板
３５ 凸部
１０５ ねじ
１０６ ねじ孔

Claims (13)

1. 少なくとも信号板と電気回路ユニットと、前記信号板が取り付けられる軸とを有し、被測定物本体に取り付けられるユニット型エンコーダの取り付け方法であって、
   ａ）信号板が取り付けられる軸に信号板を配置し、
   ｂ）次に、信号板が取り付けられる軸に配置された信号板を被測定物本体からの距離が規定の値となるように前記回転軸方向に移動して調整し、
   ｃ）次に、電気回路ユニットを被測定物本体に固定するユニット型エンコーダの組み立て方法。
2. 前記信号板はエンコーダ軸に取り付けられており、
   このエンコーダ軸内には被測定物の回転軸の先端に突き当てる係止部を有し、
   この係止部に被測定物の回転軸端部を当接して固定し、
   さらに、エンコーダ軸に圧接して取り付けた信号板を軸方向に滑らせて移動して高さを調整する請求項１のユニット型エンコーダの組み立て方法。
3. 前記信号板が取り付けられる軸は被測定物の回転軸であり、
   さらにこの回転軸に信号板を圧接して取り付け、
   次いで、軸方向に滑らせて移動して高さを調整する請求項１のユニット型エンコーダの組み立て方法。
4. 前記信号板はエンコーダ軸に取り付けられており、
   このエンコーダ軸には被測定物の回転軸に固定するための係止具を有し、
   この信号板が取り付けられたエンコーダ軸前記回転軸に装着し、
   さらに、このエンコーダ軸を回転軸の軸方向に滑らせて移動して高さを調整し、
   次いで、前記係止具によりエンコーダ軸を被測定物の回転軸に固定する請求項１のユニット型エンコーダの組み立て方法。
5. 前記高さ調整は、スペーサーまたは治具を用いて行う請求項３または４のユニット型エンコーダの組み立て方法。
6. 前記高さ調整は、信号板を電気回路ユニットに突き当てて行う請求項３または４のユニット型エンコーダの組み立て方法。
7. 前記電気回路ユニットと被測定物の取り付け面とには、凹凸の嵌め合い構造が形成され、電気回路ユニットの嵌め合い構造が嵌め合った位置で高さ調整を行い、
   次いで、電気回路ユニットを移動して嵌め合い構造が嵌め合わない位置で電気回路ユニットを固定する請求項６のユニット型エンコーダの組み立て方法。
8. 前記スペーサーは、電気回路ユニットと被測定物の間に介在させる請求項５または６のユニット型エンコーダの組み立て方法。
9. 少なくともエンコーダ軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
   前記信号板がエンコーダ軸に圧接して取り付けられている被測定物本体に取り付けられたユニット型エンコーダ。
10. 少なくとも被測定物の回転軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
    前記信号板が回転軸の中間位置に圧接、接着あるいは圧接および接着により取り付けられている被測定物本体に取り付けられたユニット型エンコーダ。
11. 少なくともエンコーダ軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
    前記信号板がエンコーダ軸の中間位置に圧接、接着あるいは圧接および接着により取り付けられている被測定物本体に取り付けられたユニット型エンコーダ。
12. 少なくともエンコーダ軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
    前記電気回路ユニットがスペーサーを介して被測定物本体に取り付けられているユニット型エンコーダ。
13. 少なくともエンコーダ軸と信号板と電気回路ユニットとを有し、
    前記電気回路ユニットと被測定物本体とに凹凸の嵌め合い構造が形成されている被測定物本体に取り付けられるユニット型エンコーダ。
    

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